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Hybrid Additive Manufacturing using High Precision 3D Printing

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Multiphoton Optics GmbH nominated the second time for the Best of Industry Award in the Category Additive Manufacturing

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The fully integrated High Precision 3D Printing Platform LithoProf3D®-GSII offers hybrid additive manufacturing, combining additive and subtractive fabrication processes with a variety of different materials within one equipment.

Multiphoton Optics GmbH has included groundbreaking novelties in its High Precision 3D Printer Platform LithoProf3D® – following its motto “Sustainability and Technology from People for People“. The new product LithoProf3D®-GSII was introduced into the market during this year’s TCT in Tokyo, one of Japan’s most important 3D Printing Exhibitions, at Photonics West in San Francisco, USA, and at the W3+ Fair in Wetzlar, Germany.

Focus on Multifunctionality and Flexibility

The previous model of our 3D Printing Platform focused on a modular design: Different modules can be implemented into the machine without changing the general configuration. A Vision-2-Align system enables the user to detect optical input and output facets in components. For example, photonic integrated circuits or laser dies, a wafer chuck allows to fabricate wafer-scale optics, or a bath setup to create several cm sized structures. Our advanced version of the High Precision 3D Printing Platform, LithoProf3D®-GSII, offers additional capabilities for production: Not only additive fabrication processes using polymer or hybrid polymer materials can be carried out. For the first time, direct additive fabrication of metal structures and the structuring of 6” glass wafers was demonstrated. The level of processing supports to further bridge the gap between conventional nano and micro technologies, injection molding, and standard 3D printing technologies.

The equipment additionally impresses with the capability for hybrid additive fabrication. Besides additively building up structures, also subtractive fabrication can be used: positive-tone resist materials can be subtractively structured, utilizing available classical 2 and 2.5D lift-off processes, or 3D lift-off processes. Finally, thin metal films can be structured in a classical way, leaving nothing to desire. This allows, for example, the in-situ fabrication of optical apertures of variable designs or tailor-made printed electronics. At the same time customers continue to benefit from the commodities of the previous model: The new equipment offers high-performance and high-precision fabrication of micro and fiber optics for a vast amount of applications ranging from illumination and imaging to Augmented Reality. Also, we further improved usability by integrating touchscreens, mimicking the look and feel of a smartphone: intuitive, elegant, and easy to use.

Mix & Match: Production 4.0 outside the box

The intelligent concept of the equipment is flanked by an equally modular setup of the software. It consists of two main parts: software that generates the machine code for construction, and   control software that runs this machine code. This successful concept was further improved in the current model: The process of high precision 3D printing with fabrication strategies that can vary heavily depending on intended application was completely implemented in the machine code. This enables the LithoProf3D®-GSII to automatically execute both, simple 3D structuring processes and complicated procedures with various fabrication strategies in one process step, – high precision 3D printing ranging from sub-micrometer level to the centimeter scale for a wide variety of products: individually made optical devices, monolithically integrated optics, or micromechanical components, only to mention a few.

All printed components can be produced without assembly or post-processing of functional areas, because the build-up code is included in the fabrication strategy. This offers cost-efficient, resource saving, and sustainable production.

“The LithoProf3D®-GSII is the first modularly-built High Precision 3D printer which cannot only produce complex micro optics on a wafer level without assembly, but also includes a hybrid production process. Additive and subtractive processes in one machine, from photosensitive polymers via metal films to photosensitive glasses: Everything is possible.” Dr. Ruth Houbertz, CEO & Managing Director of Multiphoton Optics GmbH.

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Multiphoton Optics zum zweiten Mal für den Best of Industry Award in der Kategorie Additive Fertigung nominiert

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Hybride additive Fertigung durch Hochpräzisen 3D-Druck

Die vollintegrierte, hochpräzise 3D-Druckplattform LithoProf3D®-GSII bietet hybride additive Fertigung, die additive und subtraktive Fertigungsprozesse mit unterschiedlichsten Materialien in einer Anlage vereint.

Die Multiphoton Optics GmbH hat – getreu Ihrem Motto „Technologie von Menschen für Menschen“ – ihre Hochpräzise 3D-Druckplattform LithoProf3D® grundlegend weiterentwickelt und stellte das Produkt in diesem Jahr bereits auf mehreren Fachmessen im In- und Ausland vor.

Multifunktionalität und Flexibilität im Fokus

Während im Vorläufer des LithoProf3D® die Modularität der Anlage im Vordergrund stand, durch die unterschiedlichste Module ohne Änderung der Maschinenkonfiguration in die Maschine eingebracht werden können, bietet die weiterentwickelte Variante des Hochpräzisen 3D-Druckers, der LithoProf3D®-GSII, zusätzliche Möglichkeiten in der Produktion. So können nicht nur polymere Materialien für die additive Fertigung eingesetzt werden, sondern erstmalig wurden auch additive erzeugte Metallstrukturen oder die Strukturierung von Glas gezeigt. So wird die Lücke zwischen klassischem und Hochpräzisem 3D-Druck und konventionellen Mikrotechnologien weiter geschlossen.

Das Maschinenkonzept besticht jedoch auch noch durch die Möglichkeit einer hybriden additiven Fertigung: neben additivem Aufbau von Strukturen können Strukturen auch subtraktiv, d.h. abtragend, in Polymeren und Metallfilmen gefertigt werden. Dies ermöglicht z.B. die in-situ-Herstellung von optischen Aperturen variablen Designs oder maßgeschneiderte gedruckte Elektroniken. Die Kunden müssen keinen einzigen der bisherigen Vorteile des Vorläufermodells aufgeben, denn die Herstellung von optischen Komponenten, die mit der 3D-Druckplattform mit hohem Durchsatz und mit höchster Präzision für die verschiedensten Applikationen – von Illumination über Imaging bis hin zu Augmented Reality – hergestellt werden können, bleibt in der neuen Maschine erhalten. Die Nutzerfreundlichkeit wurde durch die Integration von Touchscreens weiter verbessert, die an das Erlebnis eines Smartphones anknüpfen: intuitiv, formschön, einfach zu bedienen. 

Mix & Match: Produktion 4.0 einmal anders

Das intelligente Maschinenkonzept wird durch eine modular aufgebaute Software flankiert, bestehend aus einer Code-erzeugenden und einer Steuerungs-Software, auf der die Maschinencodes mit den hinterlegten Prozessstrategien, die je nach Applikation stark variieren können, ausgeführt werden. Dieses Erfolgskonzept wurde nicht geändert, jedoch weiter ausgebaut, in dem noch mehr Prozesse des hochpräzisen 3D-Drucks im Code hinterlegt und automatisiert mit unterschiedlichen Prozessstrategien abgearbeitet werden können – hochpräziser 3D-Druck von der Sub-µm zur Zentimeterskala für eine Vielzahl von Produkten: individuelle optische Komponenten, monolithisch integrierte Optiken oder auch mikromenchanische Bauteile. Durch den Herstellungscode, in den die Fabrikationsstrategie integriert ist, sind alle Komponenten ohne Montage und ohne Nachbearbeitungsprozesse der funktionalen Flächen herstellbar, so dass kosteneffizient, Ressourcen-schonend und nachhaltig gearbeitet werden kann.

ZITAT

„Der LithoProf3D®-GSII ist der erste modular aufgebaute, hochpräzise 3D-Drucker, der nicht nur komplexe Mikrooptiken auf Waferlevel montagefrei herstellen kann, sondern auch über eine hybride Fertigung verfügt: additiv und subtraktiv in einer Maschine, vom Polymer über Glas bis zum Metall ist alles möglich.“ Dr. Ruth Houbertz, CEO & Managing Director der Multiphoton Optics GmbH.

 

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  1. […] and friends of Multiphoton Optics, the year started with many exhibitions and we launched our novel fully integrated High Precision 3D Printer LithoProf3D®-GSII with more options and fabrication strategies than ever. The new model with many different options […]

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